資源化利用的塑木復合材料

摘要：塑木復合材料是一種環保型材料。它采用廢舊塑料和農林廢棄物作為原料，利用高分子界面化學原理，經過特殊工藝處理后加工成型的一種可逆轉性循環利用的基礎性材料。

關鍵詞：塑木復合材料；環保型材料

中圖分類號：TQ321.2

文獻標識碼：A

文章編號：1006-3315(2010)3-152-002

江蘇省科技成果轉化專項資金項目“資源循環利用及環保型塑木建材的產業化”，2010年2月5日通過江蘇省科技廳驗收。該項目由南京聚隆科技股份有限公司、南京聚鋒新材料有限公司、南京皇家聚鋒建筑材料有限公司和南京林業大學共同實施。

通過該項目的實施，在江蘇率先建成了年產2萬噸環保型塑木復合材料及制品的科研生產基地，組建了江蘇省塑木復合材料工程技術研究中心、江蘇省企業院士工作站和江蘇省博士后工作站等創新載體和研發平臺，研制出高強度、阻燃型、耐磨型、低密度及高流動性等5種具有特定性能的專用塑木建材，產品被認定為國家重點新產品、江蘇省自主創新產品、江蘇省重點新產品和江蘇省資源綜合利用產品，通過ISO9001和歐盟CE認證。申請專利15項，授權11項，制定國家標準3項，使江蘇塑木產品的研發能力、產品品種、生產技術各方面達到國際先進、國內領先水平。

一、塑木——新興的學科和產業

材料是傳統產業升級改造和高新技術產業形成的基礎，已成為國民經濟的支柱產業。傳統的鋼鐵、水泥、木材三大材料，加上塑料，形成四大支柱產業。將塑料和木材組合在一起，形成新的交叉學科，成為新材料新領域的新產業。以塑料加工為主的企業稱之謂“塑木”，以木材加工為主的企業稱之謂“木塑”，本文暫且稱之謂“塑木”(wood-plastic eomposite，WPC)。

20世紀90年代以來，北美、歐洲的許多國家對塑木復合材料進行了大量的研究。美國是世界上塑木制品生產和應用的最大國家，高密度聚乙烯(HDPE)為其首選母體樹脂。最大制品是鋪板(decking)。生產工藝為擠出成型，可以先配混成中間塑木粒料，然后再經單螺桿擠出機加工成制品，也可越過造粒階段，配混(包括脫揮)、擠出型材在一個設備或一組設備內連續完成。第一次國際塑木復合材料會議于1991年在美國Madison召開。美國Freedonio集團咨詢公司的專題研究報告指出，美國塑術復合材料增長較快的應用市場為各種鋪板、窗戶、門和柵欄。美國Andex公司在塑術復合材料建筑和結構加工設備方面居領先地位，已獲得了8個專利許可證。

歐洲對塑木復合材料制品表現出越來越大的興趣，市場以年均20％左右的速度遞增，鋪板也是塑木最大的應用制品。統計結果表明，目前歐洲用量最大的母料樹脂是PP，占總量的74％，PVC占14％，PE占4％，混合塑料占8％。

日本塑木復合材料產品不僅用于室外建材，也用于室內門板、地板和樓梯等。2000年，塑木復合材料生產22000噸，建材中應用占70％，土木工程中應用占10％(高速公路護欄、消音板等)，家電(音箱等)、汽車和家具中應用占20％。澳大利亞、新西蘭、新加坡等國也在發展天然纖維復合材料。

我國塑木復合材料方興未艾。上世紀末，國內企業從加拿大未來公司(Frl)等公司引進塑術托盤產品和生產技術，使我國塑木工業從托盤起步，逐步形成規模。但是由于塑木托盤的生產成本高，銷售價格明顯高于木制托盤，銷售難度大。行業發展受阻。南京聚隆科技股份有限公司、南京聚鋒新材料公司、南京皇家聚鋒建筑材料有限公司和南京林業大學合作，憑借自主開發的實力，帶頭開發能充分發揮塑木材料特長的室外建材，使塑術行業逐步轉向生產以地板、圍欄為主的聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)塑術室外建材和景觀型材，成為國內塑木產業的領航者。

二、塑木——資源化利用的特色材料

《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2020)》，將“廢棄物等資源化利用技術”作為“綜合治污與廢棄物循環利用”重點領域的優先主題?！笆晃濉币巹澗V要明確提出了“十一五”期間單位國內生產總值能耗降低20％左右，主要污染物排放總量減少10％的約束性指標?！督K省國民經濟和社會發展“十一五”規劃》提出“加強資源循環利用，建立廢舊物資和再生資源回收利用體系，發展資源回收利用產業”的指導思想和基礎材料與新材料產業結構布局。塑木產業正是遵照“減量化、再利用、資源化”的原則，在資源開采、生產消耗、廢物產生、回收利用等方面逐步磨合，建立起戰略性新興產業的有效模式。

塑木復合材料是一種資源循環利用型材料。資源的再生利用已成為經濟發展的重要因素，全球每年產生廢舊塑料上千萬噸，塑木復合材料利用地膜、電線皮、包裝袋等廢舊塑料和稻殼、秸稈、鋸木等農林廢棄物為主要原料制成，強度高，耐老化，使用報廢后仍可回收利用，為廢舊塑料和農林廢棄物的再生利用開辟了一條全新的道路，成為資源循環利用型綠色建材發展的重要方向。我國石化行業近30年的高速發展，塑料類產品遍布社會生產生活的每個角落，其中大部分在使用后已逐漸達到報廢年限，進入了廢棄高峰期。雖然國家一直在大力提倡回收再利用，但由于高值化利用技術的缺乏，通過直接回收利用或分解再利用等措施每年僅能回收約600萬噸，其余材料均被自然拋棄、焚燒或填埋。廢舊塑料直接使用于抵檔產品，降低了材料價值，使之不能物盡其用；化學方法要產生大量的其他污染物質，屬于“治標不治本”的方法；燃燒法屬于將高價值材料降低等級使用，造成資源浪費。據統計，我國每年廢棄塑料達7000萬噸以上，秸稈6億噸以上。又有調查顯示，江蘇省每年產生的可回收廢物量總價值達就高達600億元，其中廢塑料30萬噸，若能依靠塑木產業的生產利用、轉化這些物質，變廢為寶，可以節約木材1000萬立方米，節電10億度、節水6億噸以上。

塑木復合材料是一種環保型材料。它采用廢舊塑料和農林廢棄物作為原料，利用高分子界面化學原理，經過特殊工藝處理后加工成型的一種可逆轉性循環利用的基礎性材料。塑木復合材料同時具備植物纖維和塑料的優點，幾乎可涵蓋所有原木、塑料、塑鋼、鋁合金及其它類似復合材料的使用領域。塑木有著木材天然優美的質感，更具有防水、防腐、防蟲蛀、免油漆、無污染、絕緣、著色性好、可鋸刨磨釘等顯著特點?？梢詰迷冢和斜P類制品；園林景觀類制品，包括鋪板、柵欄、戶外桌椅等；房屋結構件類制品，包括門窗制品、室內外裝飾板、家具板材、汽車門板等。

塑木復合材料是一種新型節能減排材料。隨著全球人口的不斷增加，全人類的環境壓力和資源壓力日益增大。要獲得木材就必然消耗寶貴的森林資源。據統計，全國木材產量達到7000萬立方米，人造板產量達到7500萬立方米，如果其中有10％使用塑木建材代替，即可為國家節約860萬噸原油，或相當于節約810萬噸標準煤，減排C02約2640萬噸。利用再生塑料和工農業廢棄生物材料制成塑木復合材料，每萬噸可以減少相當于3億個廢棄塑料袋或57萬畝農田地膜殘留物對環境造成的危害，可以替代天然木材的使用量約3萬，相當于少砍伐2萬棵30年樹齡的桉樹，造林萬畝；可以減少CO2等有害氣體排放不低于10萬噸。塑木的平均使用壽命為木材的5～10倍，2萬噸塑木建材(3萬～4.5萬立方米)可替代約20萬立方米戶外用木材。按戶外術材進行估算，若2萬噸塑木建材(3萬～4.5萬立方米)全部用于戶外建材，可代替20萬立方米戶外用木材。按木材板厚30mm估算，其面積約為666.7萬平方米，按鋪設人工費8元／m2計算，相當于每年可節約社會成本：(666.7-20)x8=5173.6萬元。若以經濟林木桉樹為例(桉樹速生，優質豐產，被世界各國公認為造林速生優良樹種)。桉樹的材積率一般為0.54m3／棵。因此，3萬～4.5萬立方米木材可以折合成6萬～8萬棵樹木，即每年可少砍伐6萬～8萬棵桉樹。

塑木制品按成型工藝分為塑木擠出型材、塑木注塑件、塑木模壓件、塑木壓塑件等四類。塑木擠出型材是用塑料擠出成型的工藝制成的塑木制品，這類制品目前占總產量80％以上，廣泛應用于室外鋪板、圍欄、園林景觀、物流設施等，根據型材的截面結構形狀又可分為空心型材和實心型材兩類。塑木注塑件是根據使用要求設計后用塑料注射成型的工藝制成的塑術制品，主要應用于與塑木型材配套的場合，如塑木圍欄立柱的頂帽、座框、結構件等。塑術模壓件是先將塑木材料制成片材，然后用塑料模壓成型工藝加工成不同形狀的薄壁制品，大量應用于汽車內飾件的襯墊和建筑裝飾等場合。塑木壓塑件是用塑料的壓塑成型工藝制成的塑木制品，為提高制件的強度，還可在型腔的塑料中植入鋼筋之類加強材料，制成窨井蓋之類制品。

三、塑木——室外建材的重大革新

塑木復合材料及產品用于替代木材?？晒澥∈唾Y源和木材資源，對農林廢棄物的綜合利用起到示范作用，將促進上游資源回收行業的發展，推動改性塑料行業的產業結構優化，帶動下游建材、園林、鐵路等行業的低成本化，實現室外建材一次重大革新，并對塑機、模具、助劑等行業帶來新的經濟增長點。近年來，國內塑木制造業進入高速發展時期，正處于趕超世界水平的階段，市場前景十分廣闊。

塑術制品在國外已有20余年歷史，在我國也只有10來年時間，國內的認知度還不夠，市場還未完全成熟，而國外市場相對成熟，客戶需求量大，國內產品的80％銷往國際市場，主要銷往美國、英國、法國、西班牙等歐美國家。2008年下半年受金融危機影響，國外的訂單暫停，給國內塑木生產企業帶來了重大創傷。在拉動內需建設中，塑木市場進發出勃勃生機和活力。企業開發了各類塑木產品100多種。在黃山旅游度假區、深圳筆架山公園、廣州江南世家樓盤、南京雨花臺革命烈士陵園、南京玄武湖公園、南京中山陵景區、南京秦淮河改造工程等示范工程的基礎上，將產品推廣應用到全國各地。

在國家重點工程建設、園林建設和公共娛樂設施建設上取得了突破性進展。一是建設了一批在國內有較大影響的重點工程，如：北京故宮修復重建工程、上海世博會、汶川災區重建工程、南京綠博園等。二是建設了多樣化個性化的園林設施。如：南京莫愁湖公園、杭州達利公園、黃山戴震公園、南京古林公園、杭州眾安國泰花園、南京瑞景文華、南京雨花臺風景區、黃山國際旅游度假區等。三是為公共娛樂設施建設量身定做取得良好效果，如：昆山國際游艇俱樂部、?？诿捞m區改造項目等。

在上海世博會建設工程中，許多產品在試用過程中因出現質量問題而被淘汰，就連先于中國制造塑木的日本塑木產品也在嚴寒的冬天開裂。而南京聚鋒新材料有限公司生產的塑木花箱、樹池在日曬雨淋、每天澆水不止的情況下未發現褪色，塑術地板、流動廁所更是色彩如新，質量穩定，不僅在質量上勝于日本塑木產品，而且價格比日本產品便宜三分之一，在性價比上具有絕對優勢。

在江蘇省支援四川汶川災區重建工程中，塑木產品成為江蘇省首選環保型建筑材料，組織了120噸價值100多萬元的環保型塑木產品發往綿竹災區，為綿竹小學、大西街小學、南軒中學、一幼、四幼、城東小學、城南小學和抗震救災醫院等8個建設工程，鋪設6公里長的護欄。

南京市政府組織的赴2009年臺灣江蘇周活動代表，專門參觀了早年出口塑木地板和護欄建設的八里淡水左岸風景區，雖經過8年風吹日曬，該工程使用的塑木產品沒有任何退色和損壞，依然給人一種嶄新的感覺。受到客戶的一致好評。

塑木復合材料是新材料領域的新學科和新產業，因其資源循環利用、節能減排和環保效應等方面特點，正作為戰略性新興產業，在國民經濟和社會發展中發揮越來越大的作用。